宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存在科学无法解释(shì)的(de)“暗物质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟(jìng)是什么？人类为了寻找(zhǎo)暗物质存在的(de)证据，科学家们在过去的几(jǐ)十年当(dāng)中进行了(le)超过(guò)50次的长期实(shí)验，但是却没有发现(xiàn)任何的有效证(zhèng)据。除了(le)一个地方，在(zài)1687年出版的自然(rán)哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书中，埃萨克牛顿发(fā)表了万有引(yǐn)力定律，它揭(jiē)示了宇(yǔ)宙中天体运动的(de)规(guī)律。往后的几(jǐ)百年来，当天文学家们发(fā)现某些天体运行轨道(dào)出现(xiàn)异常，不符合万有(yǒu)引力定律(lǜ)的(de)时候，他们(men)就会知道，周围一定有未知的天(tiān)体通过引力(lì)在摄动(dòng)它(tā)的(de)轨道(dào)。比如在1846年，奥本(běn)勒维耶就通过天王星运行轨道的异常，推算并且发现了海(hǎi)王星的存在。另外，哈雷(léi)彗星、冥王星的(de)发现都是应用万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律所(suǒ)取得重(zhòng)大(dà)天(tiān)文成就的例子。但(dàn)是(shì)这些发现都(dōu)是在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我(wǒ)们上(shàng)升到星(xīng)系或者是星团的(de)尺度(dù)，事情就(jiù)开始变得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物(wù)理学家(jiā)弗里(lǐ)茨兹(zī)威基正在研(yán)究和(hé)测量后发(fā)星(xīng)系团的质量。这是一个由数千(qiān)个(gè)星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星(xīng)系被引(yǐn)力束缚在一(yī)起。测量星系团的质量一般会使用到两种(zhǒng)方法，当两(liǎng)种方法结果一致，就可(kě)以确定(dìng)其质量(liàng)的范围。

第一种是(shì)获得(dé)其"光度学的质(zhì)量"，需要的数(shù)据是测量各个星系的(de)光度。

第(dì)二种是动力学(xué)质(zhì)量的计算，是(shì)利用(yòng)光谱红移测量(liàng)星系团中的各个星(xīng)系(xì)相对于(yú)星系团的运动(dòng)速度(dù)。当测量(liàng)结果出来之后，兹威基彻(chè)底懵了，“动力学质(zhì)量(liàng)”竟然是(shì)“光度学(xué)质量(liàng)”的400倍。这意味着，后发(fā)座星系(xì)团有(yǒu)99%的质量(liàng)消失了，或者(zhě)说这(zhè)99%的质量并不以可(kě)见(jiàn)光的形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在测量速(sù)度的过程中(zhōng)，兹威基发现星系(xì)团中很(hěn)多星系的速(sù)度比理论上要快(kuài)得多(duō)，按照牛顿(dùn)的运(yùn)动学定(dìng)律，仅(jǐn)靠(kào)这(zhè)些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生(shēng)的引力(lì)是无法将它们束缚在星(xīng)系团(tuán)内的，它们早就应(yīng)该被抛出星系团之外了(le)，除非(fēi)有一(yī)种神秘的(de)力量在起作用，这种力量来源(yuán)于某种隐形的物(wù)质(zhì)。

据(jù)此(cǐ)，兹(zī)维基提出(chū)了这样(yàng)部分不可见的暗质，它不发散(sàn)光、吸光(guāng)、反射光，但是(shì)它(tā)们却占据(jù)着宇宙中绝大部分的质量(liàng)。只是当时的人(rén)们对这样(yàng)的一种(zhǒng)说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直到40年(nián)之后，“暗物质(zhì)”这个词才再一次出(chū)现。天(tiān)文(wén)学(xué)家维拉鲁(lǔ)宾和肯特福特在观测仙女座星系中的恒(héng)星运动。理(lǐ)论上来(lái)说(shuō)，距离中心越远的恒星在(zài)其轨道上的运(yùn)行速度就(jiù)会越慢。但是他们观测的结果却让人感到不可思议。

随着(zhe)与中心距离(lí)的增加，恒星的旋(xuán)转速度几(jǐ)乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根据牛(niú)顿的万有(yǒu)引力定律(lǜ)，在(zài)星系当中(zhōng)如果没有足够(gòu)大的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些(xiē)外(wài)围的(de)恒星早(zǎo)就被甩到(dào)宇(yǔ)宙(zhòu)当中了(le)。基于这种现象，科学家(jiā)们(men)会使用一种相对标准的方法来解(jiě)释(shì)暗物(wù)质的存在，这种方法就是(shì)测量星系当中(zhōng)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距离，以及在Y轴上气体的旋(xuán)转速度。如果(guǒ)出现(xiàn)异常(cháng)的(de)结果，就(jiù)认为是由暗物质的力量进入其中。

于是(shì)科学家们通过射电望(wàng)远镜测量(liàng)了(le)距离(lí)星(xīng)系中心更远距离的氢元素(sù)，发现(xiàn)它(tā)们的旋转速度并不(bù)符(fú)合(hé)牛(niú)顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外，太阳(yáng)系(xì)位于银河系的第三悬臂(bì)之(zhī)上，距离银河系(xì)中(zhōng)心(xīn)2.6万光年，根据万有引(yǐn)力定律进行计(jì)算，太(tài)阳系的运行速度应该是160千米/秒，但实际上，太(tài)阳系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕银河系旋转，这个实际速度(dù)远(yuǎn)远大(dà)于理论速度，那(nà)么产生(shēng)以(yǐ)上这(zhè)种向心(xīn)加速度的原因很可能就是存在着一种我们看不到的物质，是这些暗物质(zhì)的引(yǐn)力效应将星系聚集在了一起。

也是(shì)从这时(shí)开(kāi)始，越来(lái)越多的研(yán)究人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在。科学家根据星系外恒(héng)星(xīng)轨道(dào)的速度，估算在星系当中暗物质的质量占整个(gè)星(xīng)系质(zhì)量的(de)85%。但(dàn)是，暗(àn)物质并不是(shì)唯一(yī)可以(yǐ)解释这个现象的原因(yīn)。在一项(xiàng)新(xīn)的研究当中，科学家们发现，几(jǐ)乎没有引力效应(yīng)的遥远(yuǎn)恒星之间，也会(huì)出现速(sù)度(dù)上的(de)微(wēi)小差异。另(lìng)外，天文(wén)学家(jiā)还发现了一个(gè)反常的(de)星系，叫(jiào)做Agc114905。这个(gè)星系距(jù)离地球(qiú)大约2.5牛鬼蛇神是什么生肖亿光年，大小(xiǎo)和银(yín)河系不(bù)多，但(dàn)是星系当中(zhōng)存(cún)在(zài)的恒星数(shù)量却只有银河系的(de)千分之一(yī)。

所以(yǐ)在理论上，该星系必须存在暗物质，否则就会分(fēn)崩(bēng)离析(xī)。但是科学家们使用(yòng)最先(xiān)进的望远(yuǎn)镜对(duì)其进(jìn)行了40个(gè)小时(shí)的详细测量之(zhī)后，发现星系(xì)中的恒星运动是可以用(yòng)正常的(de)物质和力(lì)学定(dìng)律来解(jiě)释的。那么又(yòu)有人提出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇(qí)怪的是，它的附(fù)近没有任(rèn)何星系存(cún)在。造成这(zhè)些现象的除了暗物质的假(jiǎ)说(shuō)之外，另一种可能就是人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力很可(kě)能在(zài)不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不同的，这(zhè)意味着在(zài)行(xíng)星系(xì)尺度中的天体会沿着(zhe)它(tā)们的(de)轨(guǐ)道(dào)，按照(zhào)我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但(dàn)是上升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作用则是(shì)不同的方式。对(duì)于在星系团之间(jiān)的(de)相(xiāng)互(hù)作(zuò)用，科学家还(hái)引入(rù)了外(wài)部(bù)场效(xiào)应的(de)概念，指的是在数(shù)百万光年的规模上，巨大的质量之间会(huì)产生对彼此特殊的效果(guǒ)，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理(lǐ)论(lùn)。如果MOND蒙德理论成立，这意味着我们需要(yào)对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认(rèn)为暗(àn)物质假说理论就(jiù)此终(zhōng)结。但是在(zài)宇宙当中还有关于暗物(wù)质存在的其他的理论(lùn)证据，这些理(lǐ)论证(zhèng)据是(shì)蒙德理论所没法(fǎ)解释的“引力透镜”。

径向距(jù)离(lí)为37亿(yì)光(guāng)年(nián)的子弹星(xīng)系团，由两个碰(pèng)撞的星(xīng)系团所组成，类似这样的星团(tuán)，它们大部分的普通(tōng)质(zhì)量都在(zài)星系的(de)气体当(dāng)中。当星团以1000万(wàn)公里(lǐ)/小时(shí)发生碰撞的时候，星际(jì)气体(tǐ)的相互作(zuò)用就会导(dǎo)致温度的(de)急(jí)剧升高，速度(dù)大(dà)幅降低。所以(yǐ)在(zài)理论上，在碰(pèng)撞(zhuàng)之后，子弹星系团大部分的质量将位于(yú)所有这些气体所(suǒ)在的(de)中间(jiān)区域。那么我们通过什么来(lái)验证它(tā)的质量区(qū)域到底是不是集中在中间呢？前(qián)不久，詹姆斯韦伯太空望远镜传回了(le)宇宙当中第一张全(quán)彩的(de)高清照片，在(zài)照片中(zhōng)我们可以明显地看到(dào)很(hěn)多星系似乎被拉伸(shēn)产生了巨大的形(xíng)变。其实这些星系本身并不(bù)是(shì)真(zhēn)的被扭曲了，也(yě)不是(shì)韦(wéi)伯望远镜出了什么问题，而是(shì)这样(yàng)极遥远的天体和(hé)我们(men)地球(qiú)上的观测者之间。被一个质(zhì)量(liàng)超(chāo)级巨大的天体遮挡，这个(gè)超大质量的东西(xī)的引(yǐn)力，会使身后更遥远(yuǎn)星(xīng)系(xì)的光(guāng)都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是引力透镜效(xiào)应。这个巨大的(de)天体可能是超大质量的黑洞或者(zhě)是暗物(wù)质。

所(suǒ)以当人们对(duì)子弹(dàn)星(xīng)系团(tuán)观(guān)测的(de)时候，发现(xiàn)它的大质量(liàng)区域并不是(shì)在(zài)中间，而(ér)是在两(liǎng)侧。所以最好的解释方(fāng)法就是(shì)当星团发生(shēng)全部(bù)的碰撞时，可被观(guān)测(cè)到(dào)的质量气体被卡在了中间(jiān)，暗物(wù)质则直接通过了(le)这个(gè)区(qū)域，并在两(liǎng)边(biān)形成了引力透镜。对子弹星系(xì)团(tuán)的(de)引力透镜研究也被认为(wèi)是暗(àn)物质存(cún)在的迄今为止最好的理论证据。

除此之外，还(hái)有来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大爆炸(zhà)开始，38万年(nián)之后，可见光终(zhōng)于可以畅(chàng)通无阻地穿越在宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。经过了130多亿年(nián)之(zhī)后，这些光在宇宙空间(jiān)背景上留(liú)下了各相(xiāng)同性的微波辐射。其中红色的部分表示(shì)温度较高(gāo)的区(qū)域，蓝色则表示相对较(jiào)冷的区域，但实际上它们之(zhī)间的温差(chà)只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过对(duì)前景(jǐng)背景分(fēn)离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连通域(yù)提取和(hé)标记之后发(fā)现(xiàn)，如果宇(yǔ)宙当中没有(yǒu)暗物质，图形看起来不应该是这样的，而随着暗物质的增加，一些峰值的(de)幅(fú)度(dù)会减(jiǎn)小，才(cái)变(biàn)得看起来“和谐”。为了匹(pǐ)配宇宙微波背景辐射的测量值(zhí)，我(wǒ)们需要(yào)的暗物质大约是普通(tōng)物质的(de)5倍。这个数字与解释(shì)星系当(dāng)中(zhōng)恒星运动所需要(yào)的暗(àn)物质(zhì)比例是(shì)一致的。这就意味着。

用了一个简(jiǎn)单的理论框架(jià)，就很好地解释了(le)很多不同的观测结果。而暗物质的本质(zhì)就是(shì)宇宙当中(zhōng)存在着某种类型的(de)粒子，它们不(bù)参(cān)与任(rèn)何其他的电磁作用，只通过引力来(lái)相互(hù)作用。所以如果能够找(zhǎo)到这(zhè)种粒子(zi)的存在，就相当于(yú)找到(dào)了暗物(wù)质(zhì)存在的实际(jì)证据。这种粒子到底(dǐ)是什么(me)？科学家们(men)已经提(tí)出了数十(shí)种的假(jiǎ)想目标，而要寻找这些不同的(de)目(mù)标粒子所需(xū)要的实验方式(shì)也不(bù)相同。在过去的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看不(bù)见、摸不到，几(jǐ)乎不会(huì)与常规物质相互(hù)作(zuò)用(yòng)的“暗物(wù)质”，科学家们已经进行(xíng)了超(chāo)过50次(cì)的实验，却(què)没(méi)有任何实质性的(de)发现，除了一个地(dì)方，意大(dà)利的(de)格兰萨索(suǒ)山，隶属于阿尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当(dāng)中，藏着(zhe)地(dì)球上(shàng)最大的地(dì)学实验室，这个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层楼高的(de)探测器，一直致力于寻(xún)找暗物(wù)质粒子的(de)周期性震荡。

自1997年以来，这里(lǐ)的科学家声(shēng)称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经过了20多(duō)年(nián)的(de)数据收集，人们发现了一个有(yǒu)趣的事情。探测率会在每年的6月份(fèn)达到峰值，然后在11月降到最低，而(ér)且(qiě)在20年当中每(měi)年(nián)都(dōu)是一样。一(yī)些科(kē)学家认为(wèi)这可能是(shì)人类(lèi)发现暗物质的第一个直接证(zhèng)据。

但是(shì)为什么暗物质会产生周(zhōu)期性的年度信号呢(ne)？刚才我们(men)讲了太(tài)阳系正在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度围绕着银(yín)河系(xì)进行(xíng)移动<牛鬼蛇神是什么生肖span style='color: #ff0000; line-height: 24px;'>牛鬼蛇神是什么生肖，那么如果暗物质存在宇(yǔ)宙当中(zhōng)，这意味着(zhe)我们也在以这(zhè)样的(de)速度在穿越着暗物(wù)质流，这个(gè)过程中会产生相应的(de)振荡(dàng)，同时(shí)地球(qiú)又以30公里/秒(miǎo)的速度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时间，地球围绕(rào)太阳的方向(xiàng)与太阳环(huán)绕银河系(xì)的方向是一致的，而另外半年(nián)则(zé)与之相反。

而在6月份的时候，地球(qiú)与太阳的方向正好达到(dào)完全一致，这是理(lǐ)论上地(dì)球穿越暗物质流最快的时段。而在11月份，又恰(qià)好(hǎo)达(dá)到了(le)最慢值(zhí)。尽管在实际的(de)情况中，太阳系(xì)相对银河系的(de)平面(miàn)呈(chéng)现了60度(dù)的倾斜，但是这(zhè)并不(bù)影响这个理论(lùn)的有效性。

因此科学家认为这可以用来解释，研究(jiū)人员们(men)所观测到(dào)的周(zhōu)期性信号。当(dāng)然也可能(néng)有其他的情况(kuàng)，造成这种年度周(zhōu)期信号的差异也可能是温(wēn)度、湿度、土壤中(zhōng)的水分、高山上的(de)积雪，甚至连(lián)意大(dà)利游客的数量也符合这个周(zhōu)期的规律。

所以，科学家们又在南半球建(jiàn)立了一(yī)个几乎相同(tóng)的(de)实(shí)验室，这(zhè)里的季节(jié)与之前的实验室正好相反(fǎn)，而在(zài)这里(lǐ)，地球穿过暗(àn)物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实验室是一样的。

因此，如果在这里可以得到相同的信号，就可以成为暗(àn)物质(zhì)所存(cún)在的(de)非常有力的证据了。但是由于(yú)这(zhè)个实验室刚(gāng)刚建成不久(jiǔ)，所(suǒ)以截至目前还(hái)无(wú)法提(tí)供相应的(de)数(shù)据支(zhī)持。另外，在2025年，NASA将会发(fā)射(shè)一台新的望远镜(jìng)，这台太空望(wàng)远镜叫做(zuò)“南希格(gé)雷斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈(hā)勃望远镜相(xiāng)同，但(dàn)它的宽视场仪器提供(gōng)的视(shì)野是哈(hā)勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜其中(zhōng)一个(gè)关键的(de)用途(tú)就是探索暗(àn)物(wù)质背(bèi)后的奥秘，对于探测的结果，我们只能拭目以待了。费米实验(yàn)室粒子(zi)天体物理中心的科学(xué)家(jiā)丹琥珀和(hé)贾森斯特(tè)芬研究发(fā)现，如果(guǒ)暗物质存在，它们(men)极有(yǒu)可能拥有另一种(zhǒng)神秘的效(xiào)应，这种暗(àn)物质效应，会支持(chí)宇宙(zhòu)当中生命(mìng)的诞生，或(huò)者说是生(shēng)命进(jìn)化的一个重要(yào)因素。

如(rú)果这一理论得到(dào)进一步的证(zhèng)实，那么遍布(bù)宇宙当中的暗物质(zhì)会不会意味着人类并不(bù)孤(gū)单呢？或(huò)许(xǔ)在宇宙当中某个(gè)角落的行星上，暗物质正在(zài)通过这样的效应(yīng)创造(zào)生命。当然，这(zhè)些推(tuī)论(lùn)的大(dà)前提(tí)是要先找到暗物质存在的实(shí)际证据。那么(me)小伙(huǒ)伴们，你们觉得暗(àn)物质到底存不存在呢？喜欢(huān)请(qǐng)点赞，你的支持(chí)是我更新的动(dòng)力(lì)！

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